БЕСІДА ВОСЬМИЙ. супергетеродині
Практично всі сучасні радіо- і телевізійні приймачі зібрані по супергетеродинной схемою. У цій бесіді Любознайкін пояснює принцип перетворення частоти, наводить різні способи, що дозволяють здійснити перетворення частоти, і використовуються для цієї мети комбіновані лампи.
Недоліки многокаскадного УВЧ
Незнайкин. - Мушу зізнатися, Любознайкін, що останній розповідь твого дядечка справив на мене дуже велике враження. Зворотній зв'язок, яка в залежності від обставин може бути корисною чи шкідливою, накладення коливань різної частоти і лампи з численними електродами - все це до сих пір безперестанку паморочиться в моїй голові.
Любознайкін. - Все це, однак, дозволить тобі краще зрозуміти принцип дії супергетеродина.
Н. - Що за апарат нагородили таким суперназваніем?
Л. - Це виключно раціонально сконструйований приймач, що володіє високою чутливістю і вибірковістю.
Н. - Мені здається, що, встановивши досить каскадів УВЧ, можна дуже просто забезпечити і чудову чутливість і дуже хорошу вибірковість.
Л. - Теоретично ти прав, а на практиці немає. Коли збирають кілька каскадів УВЧ, всіх заходів запобігання паразитних зв'язків (екранування, застосування ламп типу тетродов і пентодов) виявляються марними; паразитні зв'язку зазвичай досягають такої величини, що виникає самозбудження, т. е. починають генеруватися коливання, котрі вступають в інтерференцію з ВЧ коливаннями прийнятих передач. Чим вище частота останніх, тим більше небезпечно діють паразитні зв'язку. Так, при прийомі коротких і ще більшою мірою ультракоротких хвиль практично неможливо забезпечити скільки-небудь ефективне посилення ВЧ. Крім того, кожен каскад УВЧ в принципі повинен містити принаймні один контур, налаштований на частоту прийнятої радіостанції. А ти, безсумнівно, розумієш, наскільки складно зробити таку настройку декількох контурів одночасно.
Принцип роботи супергетеродина
Н. - Тепер я розумію недоліки многокаскадного посилення ВЧ. Але в чому ж полягає вирішення цієї проблеми?
Л. - У перетворенні частоти. Частоти прийнятих станцій перетворять в постійну частоту, що іменується проміжної (рис. 95).
Коливання цієї частоти можна ефективно посилювати, не побоюючись труднощів, про які ми тільки що говорили. У той же час наявність контурів, налаштованих на проміжну частоту (ПЧ), забезпечує прекрасну вибірковість без ускладнення процесу настройки, так як частоти всіх застосовуваних станцій після перетворення мають одне і те ж значення. Контури ПЧ налаштовують один раз при складанні приймача, найчастіше на частоту.
Н. - Я починаю уявляти собі переваги подібної конструкції приймача, по хотів би знати, як здійснюється перетворення частоти. Чи не можна отримати бажаний результат шляхом накладення на сигнал прийнятої станції коливання, що відрізняється від нього на величину ПЧ. В цьому випадку інтерференція цих двох частот буде дорівнює їх різниці, т. Е. Самої ПЧ.
перетворення частоти
Л. - Я стверджую, що якби супергетеродін ні винайдений в 1917 р то він був би винайдений сеюдпя тобою. Дійсно, для перетворення частоти на який приймається від передавача ВЧ сигнал накладають генеруються в приймальнику коливання, частота яких вище або нижче частоти сигналу на величину ПЧ.
Наприклад, яку, на твою думку, частоту повинен мати місцевий генератор, званий гетеродином, якщо ППЧ налаштований на, а ми хочемо прийняти передачу на хвилі довжиною
Н. - Хвиля довжиною має частоту. Отже, місцевий гетеродин повинен генерувати частоту, або. В обох випадках змішання такої частоти з прийнятої частотою дасть різницю.
Л. - Я повинен відзначити, що ти дуже сильний в математиці. І раз ти так добре засвоїв все це, ми можемо тепер розглянути, як на практиці забезпечується перетворення частоти.
Мал. 95. Структурна схема приймача-супергетеродина.
Мал. 96. У перетворювачі частоти отримані з антени сигнали ВЧ складаються з коливаннями, створюваними гетеродином; отримані в результаті складання сигнали проміжної частоти подаються на ППЧ.
Спочатку для цієї мети застосовували окремий гетеродин. На схемі (дуже спрощеної), яку я намалював (рис. 96), ти бачиш, що анодний струм гетеродііа наводить за допомогою невеликої котушки струми у вхідному контурі, налаштованому на ВЧ коливання прийнятої станції.
У цій схемі на сітці першого тріода змішувалися дві частоти: частота прийнятого передавача і частота місцевого гетеродина. Завдяки тому, що лампа детектирует сукупність струмів, а її сітка має негативний зсув, в анодному ланцюзі отримуємо струм проміжної частоти. Він подається на ППЧ через трансформатор, первинна та вторинна обмотки якого налаштовані на проміжну частоту.
Від двухсеточной лампи до октоду
Н. - Чи повинен я знати, що пізніше коливання генерувалися тієї ж лампою, в якій здійснювалося змішання двох частот?
Л. - Так, але до цього прийшли поступово. Спочатку користувалися двухсеточной лампою. Чи не плутай її з тетродом. У цій лампі були дві керуючі сітки. На першу подавали напругу місцевого гетеродина, на другу - сигнал від антени (рис. 97).
Двухсеточная лампа досить добре виконувала роль змішувача.
Мал. 97. У двухсеточной лампі сигнали, що приймаються ВЧ ефективно складаються з коливаннями місцевого гетеродина.
Мал. 98. Щоб уникнути дії ємності між сітками двухсеточной лампи, останню можна замінити гексод.
Однак ємність, яка існує між двома сітками, могла іноді породжувати зв'язок між вхідним контуром і контуром гетеродина, в результаті чого гетеродин починав генерувати на частоті вхідного контуру, що повністю засмучувало роботу приймача.
Н. - А як вдалося виправити цей недолік? Чи не скористалися в цьому випадку допомогою сітки, що екранує, що служить розділяє екраном?
Л. - Зробили ще краще: по обидва боки другий сітки поставили по екранує сітці: одна відділяє її від першої основної сітки, а інша - від анода. Так влаштований гексод - електронна лампа, що має шість електродів (рис. 98).
Н. - Тут ми маємо справу з двома лампами: гексод служить змішувачем, а триод виконує роль місцевого гетеродина.
Л. - Еволюція завершилася створенням комбінованої лампи триод-гексод, де обидві частини мають загальний катод, а третя сітка гексод всередині лампи безпосередньо з'єднана з сіткою генеруючого тріода (мал. 99).
Мал. 99. Перетворення частоти за допомогою тріодгексода.
Мал. 100. Перетворення частоти за допомогою октода.
Н. - Маючи вісім електродів, подібна комбінована лампа повинна називатися октодом. Чи не так?
Л. - Ні, октодом називають комбінацію з тріода і пентода, у якого екрануюча сітка розташовується по обидва боки від керуючої сітки (рис. 100). Апод тріода має малі розміри і не заважає потоку електронів проходити в пентодная частина лампи. Тріод служить гетеродином, а пентод - змішувачем, на керуючу сітку якого подаються коливання з антеною ланцюга.
дзеркальні частоти
Н. - Одна обставина мене турбує. Чи немає ризику прийняти супергетеродином одночасно дві різні передачі? Припустимо, що ми хочемо прийняти станцію на хвилі, що відповідає частоті. При проміжній частоті налаштуємо місцевий гетеродин на частоту. Різниця між цими двома частотами дасть нам проміжну частоту.
Припустимо, що наша приймальня антена одночасно сприймає передачу на частоті. Ця частота при змішуванні з частотою місцевого гетеродина дасть нам також проміжну частоту. Значить, ми приймемо і другу станцію?
Л. - Дійсно, з супергетеродином є певний ризик одночасно з потрібною станцією прийняти іншу, частота якої відрізняється від частоти місцевого гетеродина теж на. Ця друга частота називається дзеркальною частотою, тому що розташовується симетрично щодо частоти гетеродина.
Н. - Як можна уникнути такої неприємності?
Л. - Зробивши приймач досить виборчим ще до перетворювача частоти. Для цієї мети перед перетворювачем потрібно розмістити налаштований каскад УВЧ.
Слід зазначити, що завдяки досить високій проміжній частоті небезпека прийому на дзеркальній частоті незначна. Адже дзеркальна частота відстоїть від частоти прийнятої на подвоєну проміжну частоту, т. Е. На. Для виключення можливості прийому настільки розрізняється по частоті станції абсолютно не потрібно дуже висока вибірковість.
сполучена настройка
Н. - Ось тепер я спокійний. І я думаю, що настройка в супергетеродині дуже проста: двох рук мені повинно вистачити. Однією я буду обертати ручку Настроювальна конденсатора змінної ємності вхідного контуру, а інший - ручку настроечного конденсатора місцевого гетеродина.
Л. - Однією руки, дорогий Незнайкин, цілком достатньо, так як обидва конденсатора змінної ємності управляються однією ручкою; їх рухливі іластіни укріплені на одній і тій же осі.
Мал. 101. Три способи включення подстроеч конденсаторів в коливальний контур гетеродина; вони служать для забезпечення сполученої настройки.
Н. - я не вірю, що така конструкція може добре працювати. Адже потрібно, щоб між двома контурами завжди була однакова різниця по частоті. Однак я не бачу, як цього можна досягти, якщо обидва конденсатора управляються одночасно.
Л. - Ємність обох конденсаторів змінної ємності ідентична, яке б положення вони не займали.
Для створення різниці ємностей використовують два підстроєних конденсатора; один з них включений паралельно конденсатору змінної ємності ютеродіна, а інший, значно більше ємністю, включений послідовно з ним (рис. 101).
Паралельно включений підлаштування конденсатор підвищує загальну ємність всього ланцюжка, тоді як включений послідовно конденсатор знижує її. Підібравши відповідні ємності підстроєних конденсаторів, вдається зробити так, що під час налаштування різницю в ємності завжди забезпечує отримання однакової проміжної частоти.
Н. - Я констатую, що споруда супергкткродіна вимагає чимало складної роботи. Але отримані результати, безсумнівно, варті такої праці.